Sudaryatno Sudirham ing Utari
Mengenal
Sifat-Sifat Material
2
(1)
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
BAB 4 Aplikasi Persamaan Schrödinger Pada Atom Dengan Satu Elektron Dalam bab ini kita akan melihat aplikasi persamaan Schrödinger pada atom yang hanya memiliki satu elektron seperti hidrogen, deuterium, tritium, ion helium He+, ion lithium Li2+. Dalam buku Marcelo Alonso dan E.J Finn, persoalan ini dibahas secara detil, namun persamaan Schrödinger agak kurang terlihat aplikasinya. Dalam bab ini kita akan membahas persoalan tersebut secara lebih sederhana namun kita akan berangkat dari persamaan Schrödinger yang telah kita bahas dalam koordinat kartesian xyz; perbedaannya adalah bahwa di sini kita melihat atom dengan menggunakan koordinat bola. 4.1. Persamaan Schrödinger Dalam Koordinat Bola Gaya sentral oleh inti atom menyebabkan elektron berada dalam medan potensial yang membentuk simetri bola, yang merupakan fungsi jarak dari inti, r.
Ze 2 4πε 0 r Persamaan Schrödinger tiga dimensi bebas-waktu menjadi V (r ) = −
h 2 ∂ 2 ψ ∂ 2 ψ ∂ 2 ψ Ze 2 ψ=0 + E+ + + 2m ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2 4πε 0 r
(4.1)
(4.2)
Dalam persoalan gaya sentral ini, kita akan bekerja dalam koordinat bola, dengan memposisikan inti atom pada titik asal seperti terlihat pada Gb.4.1. elektron z θ
inti atom x
r
y
ϕ
Gb.4.1. Koordinat bola dengan inti atom di titik asal.
1
Fungsi gelombang dinyatakan dalam r, θ, dan ϕ, menjadi ψ (r , θ, ϕ) . Energi potensial elektron, yang disebabkan oleh adanya pengaruh dari inti atom, hanya merupakan fungsi r. Dalam koordinat bola, persamaan (4.2) menjadi 1 h 2 ∂ 2ψ 2 ∂Ψ 1 ∂ 2ψ cot θ ∂Ψ Ze2 ∂ 2ψ ψ=0 + + E + + + + 2m ∂r 2 r dr r 2 ∂θ2 4πε0r r 2 ∂θ r 2 sin 2 θ ∂ϕ2
(4.3) Seperti apa yang kita lakukan pada tinjauan sumur tiga dimensi xyz, kita tuliskan fungsi gelombang dalam koordinat bola sebagai
ψ (r , θ, ϕ) = R (r )Θ(θ)Φ (ϕ)
(4.4)
dengan R, Θ, dan Φ adalah fungsi-fungsi dari satu peubah saja, berturut-turut r, θ, dan ϕ. Kita masukkan turunan-turunan parsial (4.4) ke (4.3) kemudian kita kalikan dengan r 2 / ψ (r , θ, ϕ) , maka akan kita peroleh
1 h 2 r 2 ∂ 2 R 2r ∂R 1 ∂ 2 Θ cot θ ∂Θ ∂ 2 Φ + + + + 2m R ∂r 2 R dr Θ ∂θ 2 Θ ∂θ Φ sin 2 θ ∂ϕ 2 e 2 2 +E + r =0 4πε 0 r
(4.5)
Ruas kiri (4.5) dapat kita kelompokkan dalam suku-suku yang mengandung peubah r dan yang tidak, sehingga (4.5) dapat dituliskan menjadi 2 h 2 r 2 ∂ 2 R 2r ∂R r 2 + E + e + R dr 4πε 0 r 2m R ∂r 2 h 2 1 ∂ 2 Θ cot θ ∂Θ 1 ∂ 2 Φ =0 + + + Θ ∂θ Φ sin 2 θ ∂ϕ 2 2m Θ ∂θ 2
2
(4.6)
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
4.2. Energi Elektron Energi elektron terkait dengan besar momentum sudutnya akan tetapi tidak dengan arah momentum. Ada satu kondisi di mana momentum tidak memiliki arah tertentu, yaitu kondisi simetri bola. Dalam kondisi ini fungsi gelombang tidak merupakan fungsi θ dan ϕ dan hal ini akan terjadi jika suku kedua ruas kiri (4.6) tidak memiliki peran sehingga dapat kita katakan sebagai bernilai nol. Dalam keadaan demikian kita memiliki persamaan: 2 h 2 r 2 ∂ 2 R 2r ∂R + E + Ze r 2 = 0 + R dr 4πε0 r 2m R ∂r 2
(4.7)
Jika (4.7) kita kalikan dengan R / r 2 maka akan kita peroleh
h 2 ∂ 2 R 2 ∂R Ze 2 R =0 + E+ + 2m ∂r 2 r ∂r 4πε 0 r
(4.8)
Jika kedua ruas (4.8) kita kalikan dengan 2mr / h 2 dan kita kelompokkan suku-suku yang berkoefisien konstan akan kita peroleh
∂ 2 R 2mE ∂R mZe 2 2 R + r R = 0 + + ∂r 4πε h 2 ∂r 2 h2 0
(4.9)
Salah satu keadaan agar persamaan (4.9) terpenuhi untuk semua nilai r adalah
∂R mZe 2 + R =0 ∂r 4πε0 h 2 dan
∂ 2R ∂r
2
+
2mE h2
R=0
(4.10.a)
(4.10.b)
Masing-masing persamaan pada (4.10) dapat diselesaikan secara terpisah tetapi dengan ketentuan bahwa solusi dari persamaan pertama harus pula merupakan solusi dari persamaan kedua. Bentuk solusi
3
adalah R 1 = A1e sr dengan s = −
s2 +
2mE h2
mZe 2 4πε0 h 2
, yang juga harus memenuhi
= 0 . Dari sini kita peroleh formulasi untuk E
h 2 mZe 2 − E=− 2m 4πε 0 h 2
2
2 4 = − mZ e 32π 2 ε 02 h 2
(4.11)
Inilah nilai E yang harus dipenuhi agar bentuk fungsi gelombang yang merupakan solusi persamaan (4.10.a) juga merupakan solusi persamaan (4.10.b).
4.3. Probabilitas Keberadaan Elektron Fungsi gelombang berlaku untuk 0 < r < ∞. Probabilitas keberadaan elektron dalam selang ini dapat dicari dengan menghitung probabilitas keberadaan elektron dalam suatu “volume dinding” bola yang mempunyai jari-jari r dan tebal dinding ∆r. Di dalam volume itu probabilitas keberadaan elektron adalah
Pe1 = 4πr 2 ∆r R 1
2
= A1 r 2 e 2 s1r
(4.12)
dengan R1 adalah fungsi gelombang yang diperoleh pada pemecahan persamaan (4.9) yang juga memberikan relasi (4.11). Gb.4.2. memperlihatkan kurva R1 dan Pe1 terhadap r dinormalisasikan. 1.000
Pe1 0.500
R1 r0
0.000 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
r [Å]
Gb.4.2. Fungsi gelombang dan probabilitas keberadaan electron terhadap r. Perhatikan bahwa kurva-kurva pada Gb.4.2. dinormalisasikan sehingga nilai maksimum R1 maupun Pe1 adalah 1. Nilai-nilai maksimum sesungguhnya dapat diperoleh dengan memasukkan 4
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
besaran-besaran fisis pada persamaan R 1 = A1e sr dengan
mZe2
2
, dan Pe1 = 4πr 2 ∆r R 1 = A1 r 2 e 2 s1r . Nilai s1 4πε0h 2 dalam hal ini adalah -18,8334 × 109. Jika R1maks= 1 (pada r = 0) maka Pemaks = 4.78×10-33 pada r = 0,5 Å.
s1 = −
Kurva ini menunjukkan probabilitas maksimum ada di sekitar suatu nilai r0 sedangkan di luar r0 probabilitas ditemukannya elektron dengan cepat menurun. Hal ini berarti bahwa keberadaan elektron terkonsentrasi di sekitar jari-jari r0. Inilah struktur atom yang memiliki hanya satu elektron di sekitar inti atomnya dan inilah yang disebut status dasar atau ground state. Energi elektron pada status ini diberikan oleh persamaan (4.11), yang jika kita masukkan nilai-nilai e, m, h, dan Z = 1 untuk atom hidrogen, akan kita dapatkan nilai
E 0 = −2,18 × 10 −18 J atau E 0 = −13,6 eV
(4.13)
Jari-jari r0 dapat dicari melalui diferensiasi (4.12) yang disamakan dengan nol yang akan memberikan.
r0 = −
2 1 4πh ε 0 = = 0,528 Å s1 e2m
(4.14)
Pada model atom Bohr, inilah jari-jari dari orbital pertama yang dikemukakan oleh Bohr dan disebut jari-jari atom Bohr. Pada teori kuantum jari-jari ini adalah posisi di mana elektron paling mungkin ditemukan. Dengan (4.14) ini maka fungsi gelombang dapat ditulis sebagai
R 1 = A1e s1r = A1e −r / r0
(4.15)
Fungsi gelombang ini mempunyai satu titik simpul yaitu titik di mana R1 bernilai nol; titik simpul ini terletak di r = ∞ , dan gelombang ini memberikan tingkat energi yang pertama yaitu E0. Kita ingat bahwa dalam tinjauan satu dimensi, aplikasi persamaan Schrödinger untuk elektron di dalamn sumur potensial menunjukkan bahwa ada keterkaitan antara tingkat energi dengan jumlah simpul fungsi gelombang yaitu jumlah titik di mana fungsi gelombang bernilai
5
nol. Dalam tinjauan tiga dimensi, pengertian mengenai titik simpul gelombang tentulah berubah menjadi bidang di mana fungsi gelombang bernilai nol. Fungsi gelombang (4.15) memiliki satu titik simpul yang terkait dengan tingkat energi E0. Solusi lain dari (4.7) berupa fungsi gelombang yang memiliki dua simpul, satu di r = ∞ dan satu lagi misalnya di r = A2/B2 dengan R2 berbentuk
R 2 = ( A2 − B2 r ) e s2 r
(4.16)
Solusi yang lain lagi adalah fungsi gelombang yang memiliki tiga simpul, dengan bentuk R3
(
)
R 3 = A3 − B3 r + C 3 r 2 e s3r
(4.17)
(tentang fungsi polinom lihat ref.[4]). Secara umum solusi yang dapat diperoleh akan berbentuk
R n = Ln (r ) e sn r
(4.18)
dengan n mulai dari 1. Perhitungan untuk memperoleh solusi ini tidak kita bahas; kita hanya akan melihat hasilnya saja. Bentuk fungsi gelombang n = 1 sampai dengan n = 3 diperlihatkan pada Gb.4.3.
R1 R2 0
0,5 1
R3 1,5 2
2,5 3
3,5 4 r[Å]
Gb.4.3. Bentuk gelombang dengan satu, dua, dan tiga simpul.[1,13] Probabilitas keberadaan elektron adalah
Pen = 4πr 2 ∆r Ln (r ) e snt
2
(4.19)
Kurva probabilitas keberadaan elektron untuk ketiga bentuk fungsi gelombang yang diperlihatkan pada Gb.4.3. adalah seperti terlihat pada Gb.4.4. Kurva-kurva dalam gambar ini dinormalisasikan agar integral dari nol sampai tak hingga bernilai satu.
6
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
1,2
Pe1
1
Pe2
0,8
Pe3
0,6
0,4
0,2
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
Gb.4.4. Kurva probabilitas keberadaan elektron untuk fungsi gelombang R1, R2, R3. [1,13]. Masing-masing fungsi gelombang memberikan tingkat energi tertentu yang terkait dengan Rn yaitu
E n = −13,6
1 n2
, dengan n = 1, 2, 3,
(4.20)
Inilah tingkat-tingkat energi yang merupakan tingkat-tingkat energi utama pada atom dan bilangan n disebut bilangan kuantum utama. Hal ini telah pula kita lihat pada model atom Bohr.
4.4. Momentum Sudut Sebagaimana telah kita lihat, bilangan kuantum utama n yang terkait dengan tingkat energi utama, muncul pada aplikasi persamaan Schrödinger pada bagian yang merupakan fungsi r. Pada benda yang bergerak, selain energi kita juga mengenal momentum; keduanya adalah besaran-besaran gerak. Jika energi terkuantisasi, seharusnya momentum juga terkuantisasi. Hal ini akan kita lihat. Dalam persamaan Schrödinger, momentum sudut terkait dengan bagian fungsi gelombang yang tidak tergantung r yang berarti tidak tergantung dari potensial V (r ) . Besar dan arah momentum sudut terkait dengan fungsi gelombang yang merupakan fungsi sudut ϕ, θ.
L
r
p
Gb.4.5. Vektor Momentum Sudut
7
Dalam mekanika klasik, vektor momentum sudut elektron yang beredar mengelilingi inti atom dapat kita tuliskan sebagai (Lihat Gb.4.5).
L = r×p Dalam mekanika kuantum, kita memiliki operator momentum sudut, yaitu L = − jhr × ∇ . Operator ini dapat kita tuliskan sebagai
ux uy uz L = − jhr × ∇ = − jh x y z ∂ / ∂x ∂ / ∂y ∂ / ∂z
(4.21)
Komponen-komponen dari operator momentum ini adalah
∂ ∂ L x = − jh y − z ; z y ∂ ∂
∂ ∂ L y = − jh x − z ; z x ∂ ∂
∂ ∂ L z = − jh x − y y x ∂ ∂
(4.22)
Dari hubungan-hubungan dalam koordinat bola
x = r sin θ cos ϕ , y = r sin θ sin ϕ , z = r cos θ kita dapat memperoleh
∂y ∂x ∂z = − r sin θ sin ϕ = − y; = r sin θ cos ϕ = x; =0 ∂ϕ ∂ϕ ∂ϕ sehingga
∂y ∂ ∂ ∂x ∂ ∂z ∂ ∂ ∂ = + + = −y +x ∂ϕ ∂ϕ ∂x ∂ϕ ∂y ∂ϕ ∂z ∂x ∂y dan operator Lz pada (4.22) dapat dituliskan
L z = − jh
∂ ∂ϕ
(4.23)
Pernyataan (4.23) ini bersifat umum. Sumbu z bisa dipilih pada arah manapun dari posisi inti atom yang berada di titik asal. Oleh karena
8
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
itu dapat dikatakan bahwa operator momentum sudut pada arah ∂ manapun, adalah − jh dengan ϕ adalah sudut yang diukur ∂ϕ sekeliling arah tersebut. Jika operator Lz bekerja pada bagian fungsi gelombang Φ yang hanya tergantung dari ϕ, maka dapat kita tuliskan
L z Φ(ϕ) = L z Φ(ϕ) = − jh
∂ Φ(ϕ) ∂ϕ
(4.24)
Dalam relasi (4.24), untuk suatu Φ(ϕ) tertentu terdapat Lz yang merupakan nilai konstan; Φ(ϕ) yang memberikan nilai Lz konstan tersebut disebut fungsi proper dan Lz adalah nilai proper-nya. Dari (4.24) kita dapatkan persamaan
∂ Φ(ϕ) = jml Φ (ϕ) ∂ϕ
(4.25)
L dengan ml = z . Pada persamaan (4.25) turunan suatu fungsi sama h dengan suatu nilai konstan kali fungsi itu sendiri; solusi dari (4.25) dapat kita duga berbentuk fungsi eksponensial Φ (ϕ) = Ae jml ϕ
(4.26)
Karena sifat periodiknya maka e jml ϕ = e jml (ϕ+ 2 π) dan haruslah
e j 2πml = 1 . Hal ini berarti bahwa ml harus bernilai bulat positif ataupun negatif, termasuk nol. Jadi ml = 0, ± 1, ± 2 .....dst
(4.27)
Nilai A pada (4.26) dapat kita peroleh melalui normalisasi; probabilitas ditemukannya elektron pada kisaran sudut antara 0 sampai 2π adalah satu. Jadi
2π
∫0
Φ *Φdϕ = 1 , sehingga
2π 2 2π 2 + jm ϕ − jm ϕ ∫0 (Ae )(Ae )dϕ = A ∫0 dϕ = 2π A = 1 l
l
Jika A bernilai nyata maka A = 1 / 2π . Dengan demikian maka fungsi proper (yang dinormalisir) dari Lz pada (4.24) adalah
9
1
Φ (ϕ) =
2π
e jml ϕ dengan ml = 0, ± 1, ± 2 .....dst
(4.28)
dan nilai proper
L z = ml h
(4.29)
Relasi ini menunjukkan bahwa komponen z dari momentum sudut adalah terkuantisasi, dan hal ini bersifat umum. Tanpa mengetahui komponen yang lain, kita dapat mengatakan bahwa arah momentum sudut terkuantisasi karena sudut yang dibentuk oleh vektor momentum L dengan sumbu z tidaklah sembarang melainkan ditentukan oleh bilangan bulat ml. Bagaimanakah dengan besar momentum? Kita tidak menelusuri lebih lanjut persamaan yang terkait dengan momentum ini akan tetapi hanya akan melihat hasil yang telah diperoleh dalam analisis teoritis maupun eksperimental. Hasilnya adalah bahwa besar momentum sudut juga terkuantisasi.
L2 = l (l + 1)h 2
(4.30)
dengan l = 0, 1, 2, 3, .... bilangan bulat positif Dengan demikian maka momentum sudut ditentukan oleh dua macam bilangan bulat, yaitu l yang menentukan besar momentum sudut, dan ml yang menentukan komponen z momentum sudut yang bermakna arah momentum sudut. Nilai ml tidak akan melebihi nilai l sebab jika hal itu terjadi Lz akan lebih besar dari L, suatu hal yang tak dapat diterima. Nilai l dan ml yang mungkin adalah sebagai berikut:
l = 0 ⇒ ml = 0 ; l = 1 ⇒ ml = 0, ± 1 ; l = 2 ⇒ ml = 0, ± 1, ± 2 ;
(4.31) dst.
Bilangan bulat l dan ml adalah bilangan-bilangan kuantum untuk momentum; l (yang menentukan besar momentum) disebut bilangan kuantum momentum sudut, atau bilangan kuantum azimuthal; ml (yang menentukan arah momentum sudut) disebut bilangan kuantum magnetik. Bilangan kuantum l dinyatakan dengan simbol huruf untuk menghindarkan kerancuan dengan bilangan kuantum utama. Simbol huruf yang digunakan adalah seperti terlihat pada Tabel-4.1. 10
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
Tabel-4.1. Simbol Huruf Untuk Status Momentum Sudut bilangan kuantum l
0
1
2
3
4
5
simbol
s
p
d
f
g
h
Dalam mekanika klasik momen sudut dibawah pengaruh gaya sentral mempunyai nilai dan arah konstan. Akan tetapi dalam mekanika kuantum tidaklah mungkin untuk mengetahui secara eksak lebih dari satu komponen momentum sudut. Oleh karena itu jika Lz diketahui, Lx dan Ly hanya dapat diketahui dalam ketidakpastian ∆Lx dan ∆L y sesuai dengan relasi
h 2 Lz (4.32) 2 Relasi (4.32) ini mirip dengan relasi ketidakpastian posisi-momentum dan energi-waktu. Dengan demikian maka mengenai momentum sudut kita hanya dapat mengetahui besarnya, z L , dan komponen-z-nya, L Lz. Oleh karena itu jika θ kita menggambarkam momentum sudut ini kita y dapat menggambarkan besar L dengan arah yang x hanya ditentukan oleh sudut yang dibentuk oleh Gb.4.6. Momentum Sudut vektor L dengan sumbu z, seperti terlihat pada Gb.4.6.
∆L x ∆L y ≥
4.5. Bilangan Kuantum Pembahasan kita sampai kepada kesimpulan bahwa ada tiga bilangan kuantum. Bilangan kuantum yang pertama adalah bilangan kuantum utama, n, yang menentukan tingkat energi; bilangan kuantum yang kedua adalah bilangan kuantum momentum sudut, atau bilangan kuantum azimuthal, l; dan yang ketiga adalah bilangan kuantum magnetik, ml. Setiap tingkat energi yang ditentukan oleh n, terdapat n momentum sudut yang memiliki energi yang sama, dengan nilai l mulai dari l = 0
11
sampai l = (n – 1). Status momentum ini dinyatakan sebagai ns untuk l = 0, np untuk l =1, nd untuk l =2 dst. Nilai l = 0 memberikan kondisi simetri bola yang disebutkan pada awal pembahasan energi elektron, atau dengan kata lain status s memberikan simetri bola. Pada status p (l = 1) ada tiga fungsi sudut yang menyatakan tiga kemungkinan arah momentum sudut yang terkait dengan ml = 0, +1, dan −1. Untuk status d (l = 2) ada lima fungsi sudut yang menyatakan lima kemungkinan arah momentum sudut, terkait dengan ml = 0, ±1, ±2 dan seterusnya. Untuk n yang sama, semua elektron dengan status momentum sudut yang berbeda memiliki energi yang sama. Akan tetapi dalam teori yang lebih cermat yang memperhitungkan pengaruh lain seperti relativitas, status momentum sudut yang berbeda pada n yang sama memiliki energi yang berbeda walaupun perbedaan energi antara status momentum di n yang sama ini sangat kecil. Gb.4.7. menjelaskan perbedaan pernyataan tingkat energi atom hidrogen menurut model atom Bohr dan pernyataan tingkat energi pada perhitungan yang lebih cermat.
Energi total [eV]
bilangan kuantum utama
0 −1,5 0 1 −3,4
n: 1
1
−13,6 -16
2
3
4
5
2
3
4
5 2s, 2p
3s,6 3p, 3d
1s Bohr
lebih cermat
Gb.4.7. Tingkat-tingkat energi atom hidrogen menurut Bohr dan perhitungan yang lebih cermat. [6].
12
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
4.6. Spin Elektron Apabila seberkas atom ber-elektron tunggal melintasi medan magnet tak homogen, arah dan besar gaya pada atom tergantung dari perbedaan arah antara dipole magnet pada atom dengan arah medan magnet. Jika arah dipole magnet atom paralel dengan arah medan magnet, atom bergerak kearah medan magnet yang lebih tinggi. Jika dipole magnet atom antiparalel dengan arah medan magnet, atom bergerak ke arah medan magnet yang lebih kecil. Gejala ini tetap terjadi walaupun atom berada pada ground state di mana momentum orbitalnya bernilai nol (l = 0), yang seharusnya tidak terpengaruh oleh medan magnet. Gejala ini dijelaskan dengan pengertian spin elektron. Gagasan mengenai spin elektron ini pertama kali dikemukakan oleh Uhlenbeck untuk menjelaskan perilaku tertentu dari atom yang memiliki elektron tunggal. Penjelasan tentang spin elektron tidak kita bicarakan lebih jauh. 4.7. Transisi Elektron Dalam Atom Dengan tersedianya banyak tingkat energi dalam satu atom, maka dimungkinkan terjadinya transisi (perpindahan) elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain, jika keadaan memungkinkan. Dalam meninjau transisi (perpindahan status) elektron, perlu diperhatikan kenyataan bahwa setiap tingkat energi memiliki beberapa status momentum. Transisi elektron ini diikuti dengan emisi ataupun absorbsi photon, tergantung dari apakah elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah atau sebaliknya. Photon yang di-emisi-kan ataupun yang di-absorbsi dalam proses transisi ini juga memiliki momentum. Karena dalam proses transisi elektron prinsip konservasi momentum tetap harus dipenuhi, maka terdapat kaidah transisi. Untuk gerakan yang dipengaruhi gaya sentral, kaidah seleksi transisi elektron adalah
∆l = ±1, ∆ml = 0, ± 1
(4.33)
Prinsip konservasi momentum sudut dan aturan penjumlahan momentum sudut sesungguhnya memperkenankan transisi ∆l = 0, ± 1 . Akan tetapi hal lain (paritas fungsi gelombang) tidak memungkinkan terjadinya perpindahan dengan ∆l = 0 . Menurut kaidah seleksi (4.33) transisi elektron bisa terjadi misalnya
13
- dari status 2p ke 1s, dari 3s ke 2p tetapi tidak dari 3s ke 2s - dari 3p ke 2s tetapi tidak dari 3p ke 2p - dari 4d ke 3p, dari 4d ke 2p - dari 4p ke 1s , dari 3p ke 1s dst. Status 1s adalah satu-satunya status yang berada di bawah status 2s, namun transisi dari 2s ke 1s tidak diperkenankan. Oleh karena itu status 2s disebut status metastabil. Telah disebutkan bahwa status s (l = 0) tidak terpengaruh oleh medan magnet, sedangkan status p, dibawah pengaruh medan magnet yang kuat terpecah menjadi tiga status sesuai dengan ml = +1, 0, dan −1. Oleh karena itu transisi p ke s merupakan transisi dengan tiga kemungkinan, yaitu transisi dari ml = 0 ke ml = 0 yang terjadi dengan frekuensi aslinya, dan dua kemungkinan lain yaitu transisi dari ml = ±1 ke ml = 0 yang terjadi dengan perbedaan frekuensi
∆f = ± dengan µ B =
14
µB × B = 1,40 × 1010 B Hz h
(4.34)
eh adalah magneton Bohr. 2m e
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
Daftar Referensi (berurut menurut kemunculannya dalam text)
1. 2.
3. 4. 5.
6.
7.
8.
9.
Daniel D Pollock, “Physical Properties of Materials for Engineers”, Volume I, CRC Press, ISBN 0-8493-6200-6, 1982 William G. Moffatt, George W. Pearsall, John Wulf, “The Structure and Properties of Materials”, Vo. I Structure, John Wiley & Sons, ISBN 0 471 06385, 1979. Marcelo Alonso, Edward J. Finn, “Fundamental University Physics”, Addison-Wesley, 1972. Sudaryatno Sudirham, “Mengenal Material”, Catatan Kuliah El 3004 - Material Biomedika, 2007. Zbigniew D Jastrzebski, “The +ature And Properties Of Engineering Materials”, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-636932, 1987. Robert M. Rose, Lawrence A. Shepard, John Wulf, “The Structure and Properties of Materials”, Vol. IV Electronic Properties, John Wiley & Sons, ISBN 0 471 06388 6, 1979. Sudaryatno Sudirham, P. Gomes de Lima, B. Despax, C. Mayoux, “Partial Synthesis of a Discharge-Effects On a Polymer Characterized By Thermal Stimulated Current” makalah, Conf. on Gas Disharge, Oxford, 1985. Sudaryatno Sudirham, “Réponse Electrique d’un Polyimide Soumis à une Décharge Luminescente dans l’Argon”, Desertasi, UNPT, 1985. Sudaryatno Sudirham, “Analisis Rangkaian Listrik”, Bab-1 dan Lampiran-II, Penerbit ITB 2002, ISBN 979-9299-54-3.
10. W. Tillar Shugg, “Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials”, IEEE Press, 1995, ISBN 0-7803-1030-6. 11. Daniel D Pollock, “Physical Properties of Materials for Engineers”, Volume III, CRC Press, ISBN 0-8493-6200-2, 1982.
15
12. Jere H. Brophy, Robert M. Rose, John Wulf, The Structure and Properties of Materials, Vol. II Thermodynamic of Structure, John Wiley & Sons, ISBN 0 471 06386 X, 1979. 13. L. Solymar, D. Walsh, “Lectures on the Electrical Properties of Materials”, Oxford Scie. Publication, ISBN 0-19-856192-X, 1988. 14. Daniel D Pollock, “Physical Properties of Materials for Engineers”, Volume II, CRC Press, ISBN 0-8493-6200-4, 1982.
Beberapa Konstanta Fisika Kecepatan rambat cahaya
c
3,00 × 108 meter / detik
Bilangan Avogadro
+0
6,02 × 1023 molekul / mole
Konstanta gas
R
8,32 joule / (mole)(oK)
Konstanta Planck
h
6,63 × 10−34 joule-detik
Konstanta Boltzmann
kB
1,38 × 10−23 joule / oK
Permeabilitas
µ0
1,26 × 10−6 henry / meter
Permitivitas
ε0
8,85 × 10−12 farad / meter
Muatan elektron
e
1,60 × 10−19 coulomb
Massa elektron diam
m0
9,11 × 10−31 kg
Magneton Bohr
µB
9,29 × 10−24 amp-m2
16
Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)
